Metabolismo del agua y los electrolitos: Importancia biomédica del equilibrio hidroelectrolítico

•Dra. Melba Fernández Rojas
•Metabolismo del agua y los electrolitos
Bioquímica

Dra. Melba Fernández Rojas
Bioquímica

IMPORTANCIA
BIOMÉDICA
Bioquímica
Conocer la situación del equilibrio
hidroelectrolítico es esencial para
el tratamiento de cualquier
paciente en estado grave.

Es el componente
químico predominante
de los organismos vivos.
Sus propiedades
físicas, incluyen la
capacidad de
solvatar una amplia
gama de moléculas
orgánicas e
inorgánicas.
Se derivan de su
estructura dipolar y
de su facultad para
formar enlaces de
hidrógeno.
Al ser un excelente nucleófilo, el
agua es un reaccionante, o producto,
en muchas reacciones metabólicas.
Bioquímica

El átomo de oxígeno fuertemente
electronegativo en una molécula de agua
atrae los electrones de los núcleos de
hidrógeno.
El enlace de hidrógeno permite
que el agua disuelva muchas
biomoléculas orgánicas
Estructura tridimensional de un
tetraedro irregular, ligeramente
sesgado, con su oxígeno en el
centro
Bioquímica

Puentes de
hidrógeno entre las
moléculas de agua.
• Cada molécula de agua establece cuatro puentes de
hidrógeno: el oxígeno de cada molécula acepta dos puentes
de hidrógeno con otras tantas moléculas de agua

Propiedades fisicoquímicas del agua líquida
Calor
específico
Calor de
fusión
Calor de
evaporación
Tensión
superficial
Tensión de
adhesión
El calor específico es la cantidad de energía calorífica
necesaria para aumentar la temperatura de 1 g de una
sustancia en 1°C.
Ayuda a mantener la temperatura homogénea en el
cuerpo, mediante el bombeo constante de sangre desde
el corazón hacia los tejidos periféricos, debido a que el
componente más abundante de la sangre es el agua.
La energía empleada en la fusión
de un mol de un sólido.
Energía que se
invierte en la
evaporación de un
mol de un líquido
en su punto de
evaporación
La cantidad de energía
necesaria para aumentar su
superficie por unidad de
área. La tensión superficial
depende de la atracción que
sufren las moléculas de la
superficie hacia el seno del
líquido
Bioquímica

Otras propiedades fisicoquímicas
Constante
dieléctrica
Hidratación
Hidrólisis
Ionización
del agua
La ionización o disociación
del agua comprende la
separación del agua en los
iones que la forman, el
protón, H + , y el hidroxilo
u oxhidrilo, OH

Las moléculas de agua muestran una
tendencia a disociarse.
La capacidad del agua para
ionizarse es de vital importancia
para la vida.
El agua puede actuar como ácido y
como base, su ionización se puede
representar como una transferencia
intermolecular de protones que
forma un ion hidronio (H3O+) y un
ion hidróxido (OH−):
Bioquímica

Cuando un ácido
débil se disuelve
en agua
las moléculas
permanecen en
forma neutra, no
disociada, HA
sin carga eléctrica
y una parte
pequeña se
disocia formando
los protones H +
Cuando un ácido
fuerte se disuelve en
agua
la mayor parte de las
moléculas se disocian
y forman los protones
H + y los aniones A -
a los cuales se les
llama base conjugada

Q.F.B Melba Fernández
Agua una molécula inorgánica, de 50 a 95% en peso del contenido de una célula.
Casi todas las otras moléculas en los organismos vivos son orgánicas.
sodio (Na+, sodium), potasio (K+, potassium), magnesio (Mg2+, magnesium) y calcio
(Ca2+, calcium) representan el 1%.
Las moléculas orgánicas de la vida se componen de seis elementos: carbono,
hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre, y contienen trazas de ciertos
elementos metálicos y otros elementos no metálicos.
diferentes tipos de moléculas inorgánicas y orgánicas.
Bioquímica

Las células contienen
cuatro familias de
moléculas pequeñas:
1. aminoácidos
2. azúcares
3. ácidos grasos
4. nucleótidos
Clases principales de las biomoléculas pequeñas
Molécula
pequeña
Polímero Funciones
Aminoácidos Proteínas
Catalizadores y
elementos
estructurales
Azúcares Polisacáridos Fuentes de
energía y
elementos
estructurales
Ácidos Grasos NA
Fuentes de
energía y lípidos
complejos
Nucleótidos DNA Información
genética
RNA Síntesis de
proteínas

La organización
y el
funcionamiento
ordenado de
los seres vivos
requiere
energía y
materia
eliminar las
moléculas de
desecho.
Se realizan a
través de
reacciones
bioquímicas
que están
catalizadas por
enzimas.
La suma total
de todas las
reacciones en
un ser vivo, se
llama
METABOLISMO

Homeostasia.
La capacidad de los seres vivos
para regular los procesos
metabólicos, a pesar de la
variabilidad de sus ambientes
interno y externo.

Equivalente y
miliequivalente
Se utiliza para el
análisis del equilibrio
hídrico y electrolítico
Indica la capacidad
de combinación de
las sustancias entre sí
Curso Propedéutico 2023
Módulo Bioquímica
Para el estudio hídrico y electrolítico……
Eq= peso molecular
valencia

Propiedades coligativas
de las soluciones
Punto crioscópico
Punto de ebullición Presión de vapor
Presión osmótica
Las propiedades de las soluciones que se afectan por la adición de
solutos…..
Es directamente proporcional a la cantidad de soluto
añadida a la solución.

PRESIÓN OSMÓTICA
La distribución del agua y los solutos en las
células están regidas por las leyes de la presión
osmótica
• Está influida por:
Macromoléculas que por su tamaño son
indifusibles en la membrana celular
Energía necesaria para distribuir los solutos a
ambos lados de la membrana
presión hidrostática que se aplica a la
solución concentrada para impedir el
flujo de agua

La presión osmótica se expresa en
OSMOLES, o en miliosmoles. La
presión osmótica del plasma
sanguíneo, de las secreciones
digestivas y de líquidos como el LCR
y el sinovial, es de 0.3 molar
Un osmol, es la presión ejercida
sobre una membrana
semipermeable que separa dos
compartimientos, uno con agua
pura y el otro con una disolución
acuosa, depende de la cantidad de
partículas y no de su carga o tamaño

Dra. Melba Fernández
Solución
isoosmótica
320
miliosmoles
Cuando dos medios
son isotónicos, el
total de la
concentración molar
de los solutos
disueltos es el mismo
en ambos

Solución
hiperoosmótica, si la
solución tiene mayor
concentración
Concentración
mayor a 320
miliosmoles

Solución hipoosmótica
El total de la concentración molar de todas las partículas
disueltas es menos que el de otra solución o menos que
el de la célula.
Las concentraciones de solutos disueltos son
menos fuera de la célula que dentro, la
concentración de agua afuera es más grande.
Cuando una célula es expuesta a condiciones
hipotónicas, hay un movimiento neto de agua
hacia dentro de la célula.

El agua en
el ser
humano…
De 70 kg,
posee 40
litros de
agua:
70 % es
agua
20%
proteínas
Menos del
10% lípidos
Distribución del agua en el organismo

Cuadro 3-1. Porcentaje de agua en los tejidos humanos
Líquidos extracelulares 93 a 99 %
Plasma 93%
Intestino 82%
Riñón 80%
Músculo 78%
Hígado 75%
Eritrocitos 69%
Piel 65%
Esqueleto 20 a 60%

COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS
El componente
principal del
cuerpo humano
es el agua.
Dos tercios (28 l.)
constituyen el
líquido
intracelular (LIC),
Una persona
«normal» de
unos 70 kg
contiene unos
42 1 de agua.
Un tercio (14 l.)
el líquido
extracelular
(LEC).
-Plasma (3.5 l.)
- Líquido intersticial
(10.5 l.)

Del agua total del
organismo…
2/3 partes es intracelular
(30-40% peso corporal)
1/3 es liquido extracelular
(16-20% del peso corporal)
a) Liquido intersticial (15%
peso corporal)
b) Plasma (5% peso corporal)

Para tener un balance…
Tomar de 2 - 2.5 litros de
agua diarios.
Ingesta:
Visible
Oculta
De oxidación

Vías de
excreción
del agua
1,000 –
1,200 ml
de agua
por día
Renal Fecal Cutánea
Pérdida
insensible

Requerimientos
de
Agua
El agua y los electrólitos
que contiene el cuerpo
humano fluyen y se reciclan
continuamente. Bebemos,
comemos, orinamos y
sudamos, y mientras todo
esto sucede es preciso que
el organismo se mantenga
en un estado estacionario

Eliminación renal
Filtra alrededor de
200 L de plasma
con 142 mEq de
sodio/L.
Se excreta orina un
litro al día con
alrededor de 100
mEq de sodio,
debido a un
mecanismo de
reabsorción
El riñón tiene gran
capacidad de
eliminar agua y
diluir los sólidos
excretados.
la densidad de la
orina rara vez
excede los 1.040
g/mL

Es un
mecanismo
para la
regulación de
la temperatura
corporal.
Cuando la
temperatura
ambiente se
eleva, el
organismo
tiende a
eliminar calor.
Es decir, a bajar
su temperatura
por medio de
la sudoración,
extrayendo así
calor de las
masas
tisulares.
En situaciones
de calor
extremo,
suelen
perderse 10 L o
más de agua
en un día.
Sudoración

El riñón responde
a los cambios de
composición del
líquido
extracelular.
Con la administración
de soluciones
hipotónicas se genera
orina hipotónica.
la presencia de una
cantidad excesiva de
sales en el
compartimiento
plasmático genera
orina hipertónica
Mecanismo de
regulación es la
ingestión de agua
pura, motivada por
la sed

Compartimientos
líquidos
Líquido
intracelular
Líquido
extracelular
Líquido de las
cavidades,
como la
peritoneal,
pleural,
pericárdica.

Compartimiento
intracelular:
representa 2/3 del
agua corporal; los
iones más
importantes son los
cationes 𝐶𝑎2+
y
𝑀𝑔2+
y los PO4

Compartimiento extracelular
Su concentración: 340 mEq/L de
agua del plasma.
Contiene concentraciones
idénticas de cationes y aniones.
Ocupa el 20 % de masa corporal
Se subclasifica en
compartimiento intersticial y
plasma.

La osmolalidad de
un líquido es
proporcional a la
concentración de
las moléculas
disueltas.
El agua se puede
desplazar de un
compartimiento de
baja concentración
a uno de mayor
concentración, para
alcanzar una
osmolalidad igual
(Presión osmótica)
Distribución del agua entre los compartimentos

Intercambio de agua y electrólitos entre los
compartimientos
Intercambio entre los compartimientos vascular e
intersticial
Intercambio entre los compartimientos intersticial e
intracelular
Equiosmolaridad entre los compartimientos extracelulares e intracelulares

La presión osmótica de las células es muy constante.
La ingestión o la inyección de soluciones acuosas de distinta tonicidad ponen en marcha
mecanismos homeostáticos de ajuste muy complejos.
Mantiene la osmolaridad de los líquidos del organismo.
Elabora orina muy diluida y así perder agua, y también, dentro de ciertos límites, o
producirla más concentrada para conservar agua. El riñón responde a los cambios de
composición del líquido extracelular por la actividad de hormonas como la aldosterona y la
hormona antidiurética
Efecto de las soluciones isotónicas, hipotónicas e hipertónicas

ALTERACIONES DE LA
CONCENTRACIÓN DE LOS
LÍQUIDOS Y LOS
ELECTROLITOS

DESHIDRATACION
PARALELA A LA PERDIDA
DE SALES
LOS LIQUIDOS
CORPORALES
PERMANECEN
ISOTÓNICOS.
FORMA CLASICA DE
DESHIDRATACIÓN.
Disminuye el líquido
extracelular en especial
el intersticial.
Sequedad de piel y
mucosas, hipotensión
de los globos oculares y
disminución de la
presión arterial

DESHIDRATACION
CON PERDIDA DE
SALES
El agua se pierde
menos que las sales
Los líquidos
extracelulares se
vuelven hipotónicos
Hipotonicidad
provoca el paso del
agua del líquido
extracelular hacia las
células
Ejemplo:
insuficiencia corteza
suprarrenal
Las células se
vuelven turgentes

Deshidratación con
aumento relativo de
sales
Pérdida de agua
acompañada con
aumento en la
concentración de
sales
Ejemplo: glucosuria
en los diabéticos.

RETENCION DE AGUA Importancia clínica:
retención de agua
paralela a retención de
sales.
Acumulación de agua
intersticial genera
edema en tejidos
blandos

IONES EXTRACELULARES:
SODIO Y CLORURO
Conservar volumen de
compartimientos, 80%
concentración osmolar
Forman parte de la
concentración del jugo
gástrico, jugo pancreático y
jugo intestinal.
Ayudan en el equilibrio
acido-base del organismo.
La excitabilidad e
irritabilidad neuromuscular
se relacionan con la
concentración iónica (Na y
K)
Reservorio de sodio en los
huesos

Iones intracelulares
K+, Mg+, PO4
3_
Ingestión de K 4g
diarios.
Excreción urinaria de
cualquier exceso.
Hiperpotasemia o
Hiperkaliemia: alteraciones
cardíacas y depresión
nerviosa.
Hipopotasemia o
hipokaliemia, ejemplo
en los diabéticos.

MAGNESIO Y FOSFATOS
Ayuda al sostenimiento
de la osmolaridad
intracelular
Interviene en los
procesos de
excitabilidad.
Indispensable para la
actividad de algunas
enzimas
Carencia provoca
convulsiones.
Exceso produce narcosis
Los fosfatos inorgánicos
ayudan a la regulación
ácido-base

EXAMEN
METABOLISMO
DEL AGUA
https://pregunta2.com/quiz/metabolismo-agua-
146276

• Laguna José, Piña Garza Enrique, Martínez Montes Federico, Pardo
Vázquez Juan Pablo, Riveros Rosas Héctor. (2018). Bioquímica de
Laguna 8ª edición. México: Mc Graw Hill.

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